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【摘要】本文分析了以DSP（TMS320F2407）为核心，采用矢量控制策略，利用无流量传感器、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等技术有机融合成一个低成本、高性能的新型流量控制器。
【关健词】流量控制器 变频器 计量原理 系统硬件 系统软件
传统流量控制器由流量传感器和对应的介质控制器构成，该仪器可以在化工企业工艺流程对流体物质进行流量控制，流量测量和精确调节等。传统流量控制器的优点是，控制器中的精密仪表和传感探头，将流体计量的工作从人工操作转变成为了自动化计量，在一定程度上节约人力资源，该流量控制存在的问题是，化工工艺中流体对流量传感器的腐蚀和损坏严重，如果不定期的更换，流量控制的计量功能和准确度将会下降，从而导致化工流程生产出来的产品报废。同时，流量传感器的成本较高，而且更换时则不能进行持续生产，使得企业生产效率效率下降。新时期，变频技术在各类电子仪器中得到广泛的运用，在化工企业生产中，含有变频技术的变频器与计量泵结合起来，构成了流体的计量，配比等工作。本文所要阐述的新型改良流量控制器就是将传感器与变频调速技术相结合，减少传感器的跟换频率和使用寿命，从而产生新型的、可靠性高的计量产品。
1 传感器计量原理（式2）
式中：i（1、2、3、4）为单作用泵、双作用泵、三作用泵和四作用泵；A为活塞截面积；L为活塞行程；η为泵的容积效率；f为变频器频率；n为电机转速；p为电机极对数；s为转差率。
从（1）和（2）公式看到，排除压力、流体粘度等因素的影响，其他参数不变时，泵的平均流量Q与变频器的输出频率f成正比。
1.2 流量补偿
电动机在额定功率和额定电压下工作，能够稳定运行，存在着固定的转差，在理论上，泵的平均流量Q与变频器的输出频率f成正比。当电机启动和停止时，由于电流的波动，从而导致了转差的不穩定，从公式也可以看出Q与f此时并非是正比关系，为了实现电机启动和停机的稳定，可以通过电容补偿电流来实现稳定控制。
电动机运行频率曲线如图1所示。电机启动时，流量控制器的频率f与时间的变化关系是正线性的，而后有稳定下来，在额定电压下工作能够匀速运行，在停机时，流量控制器的频率f与时间变化是负线性。因此，只要在t1和t2两个时间段相同，那么电机的启动和关闭时的电流就可以实现互相补充互为，总流量则是均衡的，可以通过平均流量与总的运行时间来确定。
流量控制器采用T I公司的TMS320LF2407 DSP作为控制电路核心，与智能功能模块一起构成交—直—交流量控制器电路，其总体框图如图2所示，主要由主电路及控制电路组成。
图3？流量控制器的主电路
输入三相交流电源经二极管三相桥式整流，以减小谐波对电网的影响；滤波电路采用电容滤波；直流母线电压经简单的电阻分压进行采样；系统制动时采用R5吸收能量；逆变部分则采用集成化的智能功率模块IPM，以大大简化电路的复杂性，并提高系统的可靠性。
2.2 系统控制电路
控制电路可以对已经出入的频率值和流量值来生成对应数值的SCVPWM波长，同时可以通过波长来确定系统运转的总时间。流量控制器还具有的功能是，提供面板操作界面，在面上能够实时的通过数码来显示流量，流速等状态信息，数控面板上行还提供外部控制按钮，模拟数据的输出功能，信息数据接口，流量控制器自我保护，调频等功能。为了实现这些功能，应当考虑的是：
（1）系统设计要能够在出现系统故障时，及时的关断IGBT，可以通过在PWM脉冲传递到IPM模块的过程中加载一个5.1kΩ的下拉电阻。
（2）保证外控端子与输出端子运行的独立性，并且一定程度上控制因为变频而出现的谐振波。
（3）大规模化工流程的计量工作需要排除电磁辐射等干扰，保证面板上的数码数据的稳定、清晰。
（4）把IPM故障信号接至DSP的引脚PDPINTX，当发生故障后快速关闭PWM通道。
3 系统软件
流量控制器通过流量传感器采集到信息数据，需要通过电脑软件来对数据机型分析，然后通过软件来对流量控制器发出指令，因此，软件的稳定性和功能全面性是至关重要的。在软件的程序设计时，要考虑到流量控制器的硬件功能，如变频转换等，还要首先流体计量功能，将流量控制器的多功能做成多模块，以方便分区块管理，提高可读性和时效性，提高管理效率。在逆变控制算法上采用基于开关函数的SVPWM控制方法，该方法概念清楚，实现起来简单方便，而且电压利用率比传统的SPWM高15.47%。